一, Asas Photobiology: Bagaimana Tumbuhan Menyerap dan Menanggapi Cahaya
Chloroplast dalam tumbuhan termasuk pigmen fotosintesis yang membolehkan mereka menyerap panjang gelombang cahaya tertentu. Band utama yang memacu fotosintesis adalah cahaya merah (600-700 nm) dan cahaya biru (400-500 nm). Lampu merah mengawal morfogenesis cahaya dengan menggunakan pigmen fotosensitif untuk membuat batang tumbuh lebih lama dan membuat karbohidrat; Cahaya biru berhenti berpunca daripada tumbuh terlalu banyak, menjadikan klorofil dan protein berkumpul melalui cryptochrome, dan membuat batang tumbuh lebih lama. Apabila nisbah cahaya merah ke biru adalah 4: 1, eksperimen telah menunjukkan bahawa pengumpulan bahan kering meningkat sebanyak 30% berbanding dengan cahaya monokromatik, dan kandungan klorofil meningkat sebanyak 22%.
Nisbah cahaya merah jauh (700-800 nm) ke cahaya merah (R/FR) juga sangat penting untuk bagaimana tumbuh -tumbuhan tumbuh. Tumbuhan akan memanjangkan nod batang dan mengembangkan kawasan daun melalui "tindak balas mengelakkan teduh" untuk bersaing untuk sumber cahaya apabila nisbah R/FR turun. Teknik ini sangat penting untuk tanaman yang ditanam berdekatan, tomato seperti yang ditanam secara menegak, di mana mengubah nisbah R/FR dapat menurunkan ketinggian tumbuhan sebanyak 18% dan meningkatkan output buah sebanyak 15%.
2, Manfaat Teknologi LED: Kawalan Tepat dan Revolusi Kecekapan Tenaga
1. Spektrum Tunability: Langkah besar ke hadapan dari cahaya monokromatik ke keseluruhan spektrum
Sumber cahaya konvensional, lampu natrium tekanan tinggi - (HPS), tumpukan spektrum mereka pada cahaya kuning - (550-600 nm). Tumbuhan, sebaliknya, hanya menyerap kurang daripada 5% cahaya hijau. Teknologi LED boleh mengubah spektrum cahaya dengan tepat dengan mengawal cip cahaya merah, biru, dan putih secara berasingan. Siri Floraflex LED Growth Lampu, misalnya, menggunakan cahaya merah dalam 660nm, cahaya biru 450nm, dan cahaya putih 5000k. Ia mempunyai ketumpatan fluks foton fotosintesis (PPFD) sebanyak 1200 μ mol/m ²/s, iaitu 40% lebih banyak tenaga - yang cekap daripada lampu HPS.
2. Ciri -ciri sumber cahaya sejuk: Mendapatkan had geografi yang lalu
LED lebih daripada 200lm/w cerah, dan mereka hanya membuat 1/5 lebih banyak haba sebagai lampu HPS. Kerana ciri ini, papan cahaya LED boleh diletakkan dekat dengan kanopi tumbuhan (10-30 cm jauhnya), yang menjadikan intensiti cahaya per unit kawasan 3-5 kali lebih kuat. Lapisan multi - LED tiga - Sistem tumbuh dimensi digunakan di ladang menegak di Shenzhen. Teknologi ini menggunakan tanah 8 kali lebih cekap daripada ladang biasa dan menggunakan 92% kurang air.
3. Kawalan persekitaran cahaya dinamik yang meniru irama semula jadi
LED boleh mengubah kecerahan, warna, dan tempoh cahaya secara dinamik dengan bantuan sistem kawalan pintar. Sebagai contoh, semasa peringkat benih selada, cahaya biru 16 jam dan kitaran cahaya merah 8 jam dapat menaikkan kadar percambahan benih dari 78% hingga 92%. Selain itu, semasa tempoh induksi berbunga, meningkatkan jumlah cahaya merah jauh dari 5% hingga 15% boleh membuat kekwa mekar mekar 7 hari lebih awal.
3, Gunakan kes dalam industri: Dari makmal ke pengeluaran komersial
1. Kilang Loji: standard untuk membuat barang -barang di kilang
Mirai Corporation menjalankan kilang tumbuhan terbesar di dunia di Jepun, yang meliputi kawasan seluas 23000 meter persegi dan hanya menggunakan lampu LED. Ia menjadikan 30000 kg sayuran setiap tahun. Sistem ini secara automatik boleh mengubah formula spektrum dengan mengawasi faktor persekitaran dalam masa nyata. Sebagai contoh, cahaya merah dan biru adalah warna utama semasa tempoh pertumbuhan pemakanan (nisbah 3: 1), dan cahaya merah jauh ditambah semasa tempoh pertumbuhan pembiakan (R/FR =0.8). Ini menghasilkan kandungan VC yang 1.8 kali lebih tinggi daripada penanaman luar dalam salad.
2.
Sky Greens di Singapura direka bentuk rak tumbuh dimensi - yang dibentuk tiga - dengan jalur cahaya LED pada setiap lapisan yang boleh diselaraskan ke sudut yang berbeza. Masa "Lampu Merah Morning + Lampu Biru Petang" - pendekatan bekalan cahaya digunakan untuk menanam sayur -sayuran berdaun. Ini meningkatkan hasil per unit hasil sebanyak empat kali berbanding dengan pertanian rata biasa. Teknologi ini telah ditolak ke tempat -tempat di mana air sukar diperoleh, seperti Dubai, di mana ia hanya menggunakan 2.5 liter air setiap kilogram sayur -sayuran.
3. Berkebun Rumah: Membuat penanaman peribadi lebih popular
Kotak penanaman LED dengan spektrum laras kini tersedia untuk tumbuhan balkoni. Sebagai contoh, siri Aerogarden mempunyai lampu LED merah, biru, dan putih yang boleh dikawal menggunakan aplikasi untuk memotong kitaran pertumbuhan tumbuhan vanila sebanyak 30% dari segi berapa lama dan betapa terang lampu. Menambah lampu LED ke tempat -tempat dengan cahaya yang terhad, seperti balkoni yang menghadap ke utara, boleh membuat batang hijau ivy tumbuh 44% lebih lama dan daun 15% lebih luas.
4, masalah dan trend dalam industri
1. Jalan Lekat Teknikal: Mengoptimumkan Spektrum dan Mengekalkan Kos turun
Kos membeli lampu pertumbuhan LED masih 2 hingga 3 kali dari lampu HPS. Walaupun jangka hayat yang panjang (lebih daripada 50,000 jam) dapat menjimatkan perbelanjaan operasi jangka panjang -, teknologi penyesuaian spektrum masih perlu membuat kemajuan. Pangkalan data "formula cahaya" untuk pelbagai tanaman masih belum selesai dan memerlukan lebih banyak ujian medan untuk mendapatkan data yang mencukupi.
2. Tiada piawaian: kelemahan dalam peraturan pasaran
Pasaran global untuk pencahayaan tumbuhan LED tidak mempunyai piawaian yang konsisten, dan sesetengah produk mempunyai kesulitan spektrum penandaan palsu dan penipuan tenaga. "Spesifikasi teknikal untuk lampu LED untuk pertumbuhan tumbuhan" ditulis oleh Kementerian Pertanian dan Hal Ehwal Luar Bandar China. Ia akan menentukan piawaian yang diperlukan untuk faktor penting termasuk nisbah PPFD dan R/FR.
3. Trajektori inovasi adalah ke arah kecerdasan dan integrasi pelbagai fungsi.
Pada masa akan datang, lampu pertumbuhan LED akan dapat mengawal "udara kelembapan suhu cahaya" sekaligus. Sistem tumbuh -tumbuhan Philips di Belanda, misalnya, menggunakan papan cahaya LED dengan sensor untuk mengawasi seberapa cepat tumbuh -tumbuhan bergerak dan secara automatik mengubah intensiti cahaya. Ini menjadikan sumber air yang lebih baik sebanyak 60%.
